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            淬火水溫對7075 鋁合金鍛件綜合性能的影響

            時間:2021-04-07 點擊:20次

            7075 鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu 系合金,被廣泛應用于現代航空航天工業和一些民用交通運輸業,具有密度小、強度高、抗腐蝕性能以及加工性能好等優點。近年來,飛機構件的整體化、大型化要求采用高性能的厚截面鋁合金材料(如大鍛件和超厚板),以減輕重量,降低成本,提高可靠性。
            7075鋁合金作為典型的可熱處理的強化鋁合金,其生產的構件厚度大,由于厚截面材料固溶后淬火時,中心層往往難以獲得足夠高的冷卻速率,導致鍛件內外組織和性能有很大的差異,外表面冷卻太快,縱向屈服強度超出指標,心部性能因為固溶不充分導致鍛件熱處理返修甚至鍛件報廢。因此本文以7075 鋁合金大厚鍛件(有效厚度≥140mm)為對象,固溶采用不同的淬火水溫20 ~35℃、60 ~85℃獲得不同的冷卻速率,從而研究固溶后水淬的水溫對其時效后的電導率、金相組織和室溫拉伸性能的影響。
            研究尺寸為φ190mm×450mm、有效厚度為140mm 的20 件7075-T7352 鋁合金自由鍛件,T7352狀態為熱處理固溶后加1%~5%的冷變形,本試驗選用3%的冷變形。7075 鋁合金的化學成分(質量分數%)為:5.7Zn、2.5Mg、1.6Cu、0.2Zr、0.097Fe、0.037Si,其他元素總和小于0.24,余量為Al。所有鍛件平行放置于裝料板上,鍛件之間要保證一定的間隙,鍛件在空氣循環電爐中固溶,隨爐升溫,具體的熱處理參數見表1。
            時效后進行電導率、室溫拉伸性能和顯微組織的測試。鍛件表面粗加工,粗加工后需一定時間的靜置,然后再進行電導率的檢測,電導率檢測在渦流電導儀1752 上進行,每個鍛件上均勻打5 個點,遵循AMS-A-22771 標準,得到電導率(%IACS)。鍛件的室溫拉伸性能測試在Cl-3001 材料試驗機上進行,遵循ASTM E8/E8M-16a 標準,得到抗拉強度(Rm)、屈服強度(RP0.2)和延伸率(A),每種狀態測試3 個樣品(表皮縱向1 根、表皮橫向1 根、心部約90mm 處高向1 根)。高倍試樣用腐蝕液HF∶HCl∶HNO3∶H20=2∶3∶5∶190 腐 蝕 后,采 用Cl-2001 光學顯微鏡進行顯微組織觀察。
            試驗結果和討論
            高倍組織
            鋁合金鍛件固溶采用不同淬火水溫,雙級時效后7075-T7352 鋁合金的顯微組織都無過熱、過燒組織,淬火水溫20 ~35℃的7075-T7352 。淬火水溫60 ~85℃的7075-T7352 鋁合金的金相照片如圖2 所示。由圖1 和圖2 可以看出顯微組織主要有白色的Al 基體和黑色、暗黑色的η'(MgZn2)、T(Al2Mg3Zn3)、S(Al2CuMg)等第二相粒子組成,試驗結果可以明顯看出,黑色第二強化相更細小些,可以明顯看出,組織相對較亮,對于含Cu、Zn 的合金在再結晶晶粒間還有不同的顏色對比度,對比度越大,說明合金固溶越充分,也可說明較初相對固溶不充分。

            鋁鍛件 (8).jpg

             

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